Elementos estructurales
Cimentación: Es el conjunto de elementos encargados de soportar y repartir en el suelo todo el peso de la estructura, impidiendo que esta sufra movimientos importantes.
Tipos de cimentación
Zapata: Cubo de hormigón que aumenta la superficie de apoyo de un pilar. Se usa cuando el terreno es resistente.
Pilote: Elemento estructural alargado, normalmente de hormigón armado y sección circular, incrustado en el terreno para transmitir las cargas de un edificio.
Elementos verticales y horizontales
Pilares y columnas: Elementos verticales sobre los cuales se apoyan el resto de los elementos estructurales. También trabajan a compresión.
Vigas, barras y viguetas: Piezas prismáticas o cilíndricas más largas que anchas que se apoyan horizontalmente en 1 o 2 puntos. Están sometidas a esfuerzos de flexión en su parte central y cizalladura en los puntos de unión.
Forjado: Forman parte de la estructura horizontal y divide las diferentes plantas de un edificio. Su función es transmitir las cargas hacia las viguetas, las vigas y los pilares. Está formado por hormigón armado.
Elementos de refuerzo
Cerchas y Riostras: Conjunto de barras rígidas unidas por sus extremos formando triángulos. Trabajan a tracción y compresión y compensan los esfuerzos. Su resistencia depende de las uniones, llamadas nodos.
Tirantes, tensores y vientos: Cables que sujetan otros elementos estructurales para aumentar la estabilidad y la resistencia de las estructuras. Trabajan a tracción y no deben tener elasticidad.
Elementos curvos
Arcos y Bóvedas: Elementos formados por dos pilares y una pieza curva que soporta el peso de la estructura. La carga se reparte hacia los lados logrando que puedan soportar grandes cargas a pesar de estar hueco el espacio bajo el arco.
Tipos de estructuras
Masivas: Están formadas por grandes bloques de rocas o de hormigón, con materiales apilados sin huecos. Son muy pesadas y macizas, por lo que son resistentes y muy estables. Se usan en grandes construcciones que tienen que soportar unas cargas muy elevadas y constantes.
Entramadas: Están formadas por los elementos verticales y horizontales que se combinan formando una trama. Los elementos estructurales pueden ser vigas y columnas, barras o perfiles. Los materiales utilizados son muy diversos desde acero y hormigón armado hasta madera y aluminio.
Trianguladas: Están constituidas por barras entrecruzadas dispuestas en forma de triángulos. Los elementos estructurales son perfiles y los materiales suelen ser madera o metal. Estas estructuras son ligeras, rígidas y muy resistentes.
Colgantes: Están formadas por cables, tirantes o tensores que sujetan los elementos principales, que deben estar sujetos mediante anclajes a los soportes. Los cables extensores están sometidos a esfuerzos de tracción muy fuertes, por lo que las uniones deben ser muy seguras y estables.
Laminares: Están compuestas por superficies planas a modo de chapas o láminas que recubren el resto de los elementos. Su función es la de actuar de carcasa para dar forma y proteger.
Neumáticas: Están formadas por una membrana de material compuesto capaz de soportar los esfuerzos de tracción generados por el aire comprimido contenido en su interior. Son estructuras ligeras y se montan y se desmontan rápidamente.
Abovedadas: El elemento principal de este tipo de estructuras es el arco y por extensión de este, la bóveda y la cúpula. Las estructuras abovedadas soportan grandes esfuerzos de compresión.
Geodésicas: Se basan en el uso de polígonos cuyos vértices se encuentran en la superficie de la esfera. Además de triángulos, también se usan otros polígonos, como pentágonos y hexágonos. Son estructuras ligeras y resistentes que cubren grandes espacios.
¿Qué es una estructura?
Es un conjunto de elementos de un cuerpo destinado a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre él y a mantener su forma. Las estructuras pueden ser naturales (seres vivos y elementos de la naturaleza) o artificiales (objetos creados por el ser humano).
Funciones de las estructuras
- Mantener la forma y soportar su propio peso.
- Resistir fuerzas externas.
- Soportar pesos.
- Proteger y contener objetos.
Cargas y esfuerzos
Las cargas pueden ser fijas (suelen ser debidas al peso del propio cuerpo y de los elementos estáticos que no vayan de posición) o variables (debidas a agentes externos como el viento o el peso de la nieve en un tejado).
Un esfuerzo es la tensión interna que experimentan todos los cuerpos sometidos a la acción de una o varias fuerzas.
Tipos de esfuerzos
- Tracción: Dos fuerzas opuestas alineadas tienden a alargar (y estrechar) el objeto.
- Compresión: Dos fuerzas opuestas alineadas tienden a acortar (y ensanchar) el objeto.
- Flexión: Tres fuerzas paralelas. Dos sujetan el objeto y la tercera, opuesta a ellas, tiende a doblar el objeto. Es una combinación de tracción y compresión.
- Torsión: Dos fuerzas paralelas y opuestas tienden a retorcer el objeto sobre su eje.
- Pandeo: Es un derivado del esfuerzo de compresión, que se da en elementos esbeltos, lo que provoca que la deformación derive en flexión o en torsión.
Condiciones de una estructura
Para que una estructura realice correctamente sus funciones debe cumplir las siguientes condiciones:
Resistencia
Capacidad de soportar su propio peso y el de las cargas a las que se ve sometida sin romperse.
- Tipo de material: Acero, hormigón, madera, papel…
- Cantidad de material
- Forma de la estructura.
Rigidez
Capacidad de una estructura de soportar las cargas a las que se ve sometida sin deformarse, es decir, sin cambiar de forma. Está relacionada con la forma en que se disponen los elementos de la estructura.
Estabilidad
Capacidad de una estructura de mantenerse en su posición original sin desmoronarse, volcar o caerse ante la acción de una carga.
Triangulación
Esta técnica, denominada triangulación, está asociada a aquellas estructuras de barras o perfiles tales como cerchas o armaduras.
Centro de gravedad
El centro de gravedad es el punto que resulta de la aplicación de todas las fuerzas que actúan sobre la masa del cuerpo.